Batteri intestinali-Immagine Credit Public Domain.
Un numero crescente di prove indica che le decine di trilioni di batteri intestinali che normalmente vivono nel nostro intestino – il cosiddetto microbioma intestinale – hanno effetti di vasta portata sul funzionamento del nostro corpo. I membri di questa comunità microbica producono vitamine, ci aiutano a digerire il cibo, prevengono la crescita eccessiva di batteri nocivi e regolano il sistema immunitario, tra gli altri benefici.
Ora, un nuovo studio suggerisce che anche il microbioma intestinale svolge un ruolo chiave nella salute del nostro cervello, secondo i ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis.
Lo studio, sui topi, ha scoperto che i batteri intestinali, in parte producendo composti come gli acidi grassi a catena corta, influenzano il comportamento delle cellule immunitarie in tutto il corpo, comprese quelle nel cervello che possono danneggiare il tessuto cerebrale ed esacerbare la neurodegenerazione in condizioni come l’Alzheimer.
I risultati, pubblicati il 13 gennaio sulla rivista Science, aprono la possibilità di rimodellare il microbioma intestinale come un modo per prevenire o curare la neurodegenerazione.
“Abbiamo somministrato antibiotici a giovani topi solo per una settimana e abbiamo visto un cambiamento permanente nei loro microbiomi intestinali, nelle loro risposte immunitarie e quanta neurodegenerazione correlata a una proteina chiamata tau che hanno sperimentato con l’età”, ha detto l’autore senior David M. Holtzman, Barbara Burton e Reuben M. Morriss III Distinguished Professor of Neurology. “La cosa eccitante è che manipolare il microbioma intestinale potrebbe essere un modo per avere un effetto sul cervello senza inserire nulla direttamente nel cervello”.
Si stanno accumulando prove del fatto che i microbiomi intestinali nelle persone con malattia di Alzheimer possono differire da quelli delle persone sane. Ma non è chiaro se queste differenze siano la causa o il risultato della malattia – o entrambi – e quale effetto potrebbe avere l’alterazione del microbioma sul decorso della malattia.
Per determinare se il microbioma intestinale possa svolgere un ruolo causale, i ricercatori hanno alterato il microbioma intestinale di topi predisposti a sviluppare danni cerebrali simili all’Alzheimer e deterioramento cognitivo. I topi sono stati geneticamente modificati per esprimere una forma mutante della proteina tau del cervello umano, che si accumula e provoca danni ai neuroni e atrofia del loro cervello entro i 9 mesi di età. Questi topi avevano anche una variante del gene APOE umano, un importante fattore di rischio genetico per l’Alzheimer. Le persone con una copia della variante APOE4 hanno una probabilità da tre a quattro volte maggiore di sviluppare la malattia rispetto alle persone con la variante APOE3 più comune.
Insieme a Holtzman, il gruppo di ricerca comprendeva l’esperto di microbioma intestinale e coautore Jeffry Gord, il Dr. Robert J. Glaser Distinguished University Professor e DirettoreDell’Edison Family Center for Genome Science & Sistems Biology; il primo autore Dong-Oh Seo, un istruttore in neurologia e il coautore Sangram S. Sisodia, PhD, Professore di neurobiologia all’Università di Chicago.
Quando tali topi geneticamente modificati sono stati allevati in condizioni sterili dalla nascita, non hanno acquisito microbiomi intestinali e il loro cervello ha mostrato molto meno danni a 40 settimane di età, rispetto ai cervelli dei topi che ospitavano microbiomi di topo normali.
Quando tali topi sono stati allevati in condizioni normali e non sterili, hanno sviluppato microbiomi normali. Un ciclo di antibiotici a 2 settimane di età, tuttavia, ha modificato in modo permanente la composizione dei batteri nei loro microbiomi. Per i topi maschi, ha anche ridotto la quantità di danno cerebrale evidente a 40 settimane di età. “Gli effetti protettivi dei cambiamenti del microbioma erano più pronunciati nei topi maschi portatori della variante APOE3 rispetto a quelli con la variante APOE4 ad alto rischio, probabilmente perché gli effetti deleteri dell’APOE4 annullavano parte della protezione”, hanno detto i ricercatori. Il trattamento antibiotico non ha avuto effetti significativi sulla neurodegenerazione nei topi femmina.
“Sappiamo già, dagli studi sui tumori cerebrali, sul normale sviluppo del cervello e argomenti correlati, che le cellule immunitarie nel cervello maschile e femminile rispondono in modo molto diverso agli stimoli”, ha detto Holtzman. “Quindi non è terribilmente sorprendente che quando abbiamo manipolato il microbioma abbiamo visto una differenza di sesso nella risposta, anche se è difficile dire cosa significhi esattamente questo per uomini e donne che vivono con il morbo di Alzheimer e i disturbi correlati”.
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Ulteriori esperimenti hanno collegato tre specifici acidi grassi a catena corta – composti prodotti da alcuni tipi di batteri intestinali come prodotti del loro metabolismo – alla neurodegenerazione. Tutti e tre questi acidi grassi erano scarsi nei topi con microbiomi intestinali alterati dal trattamento antibiotico e non rilevabili nei topi senza microbiomi intestinali.
Questi acidi grassi a catena corta sembravano innescare la neurodegenerazione attivando le cellule immunitarie nel flusso sanguigno, che a loro volta attivavano in qualche modo le cellule immunitarie nel cervello per danneggiare il tessuto cerebrale. Quando i topi di mezza età senza microbiomi sono stati nutriti con i tre acidi grassi a catena corta, le loro cellule immunitarie cerebrali sono diventate più reattive e il loro cervello ha mostrato più segni di danno legato alla tau.
“Questo studio può offrire importanti spunti su come il microbioma influenza la neurodegenerazione mediata da tau e suggerisce che le terapie che alterano i microbi intestinali possono influenzare l’insorgenza o la progressione dei disturbi neurodegenerativi“, ha affermato Linda McGavern, PhD, Direttrice del programma presso il National Institute of Neurological Disorders. e Stroke (NINDS), che ha fornito parte dei finanziamenti per lo studio.
I risultati suggeriscono un nuovo approccio alla prevenzione e al trattamento delle malattie neurodegenerative modificando il microbioma intestinale con antibiotici, probiotici, diete specializzate o altri mezzi.
“Quello che voglio sapere è, se prendessi topi geneticamente destinati a sviluppare malattie neurodegenerative e manipolassi il microbioma appena prima che gli animali inizino a mostrare segni di danno, potresti rallentare o prevenire la neurodegenerazione?“, chiede Holtzmann. “Sarebbe l’equivalente di iniziare il trattamento in una persona nella tarda mezza età che è ancora cognitivamente normale, ma sul punto di sviluppare menomazioni. Se potessimo iniziare un trattamento in questi tipi di modelli animali adulti geneticamente sensibilizzati prima che la neurodegenerazione diventi evidente e dimostrare che la strategia ha funzionato, questo potrebbe essere ciò che potremmo testare sulle persone”.
Fonte:Science
